En ond cirkel av värmande temperaturer och minskad snöpackning i norra skogar är allvarligare än klimatmodeller har visat och kan leda till ökad brandrisk och permanenta skador på ekosystemen.
En ny studie av experimentella resultat av långvarig uppvärmning, ledd av ekologen Andrew Richardson vid Northern Arizona University, fann att även små temperaturökningar i de boreala skogarna kan leda till en betydande minskning av snöpackningen. Forskningen är publicerad i Journal of Geophysical Research:Biogeosciences .
Mindre snöpackning innebär att mer ljus och värme absorberas i jorden, vilket ytterligare ökar marktemperaturen, vilket resulterar i varmare lufttemperaturer och mer snösmältning. Det betyder att den boreala skogen, som sträcker sig över den norra halvan av tre kontinenter och är hem för många kritiska ekosystem, förändras ännu snabbare än forskarna insåg.
"Snö är verkligen en kritisk del av vintern i de flesta nordliga ekosystem", säger Richardson, en Regents professor vid School of Informatics, Computing, and Cyber Systems och Center for Ecosystem Science and Society.
"Övergången till vintrar med låg eller ingen snö kommer att få stora konsekvenser för hur dessa ekosystem "fungerar." Vi kommer sannolikt att se negativa effekter av låg snö, som frusen jord och skadad växtvävnad, samt minskad våravrinning och torrare jordar som går in på sommaren. Även om du inte gillar vintern, är det här bara dåliga nyheter. "
Forskarna använde U.S. Department of Energys SPRUCE-experiment i norra Minnesota för att testa sina hypoteser. Stora experimentinneslutningar, 30 fot breda och 20 fot höga, användes för att simulera framtida klimatförhållanden, där luft- och marktemperaturer manipulerades med hjälp av fläktar och värmare.
Time-lapse digital fotografering användes för att övervaka förhållandena i varje inhägnad var 30:e minut, och snödjup och täckning uppskattades från bilderna. Genom att jämföra dessa resultat med historiska data om snödjup och nederbörd kunde de få en bättre bild av effekterna av temperaturförändringar på ekosystemet och förändringarna i snöalbedo, eller reflektionsförmåga, som kan påverka jord- och lufttemperaturer.
Det de lärde sig var inte direkt en överraskning:en ökning av temperaturen ledde till mer snösmältning. Det som var förvånande var hur allvarlig snösmältningen var; de upptäckte att snötäcket sjönk brant med vilken uppvärmning som helst, oavsett hur liten. Det ledde till förändringar i växtlivet och markekosystemen i den boreala skogen, inklusive ökad växtstress och dödlighet.
Vad detta betyder för klimatmodellering är särskilt viktigt; resultat från denna studie kan användas för att utvärdera hur väl nuvarande modeller simulerar effekterna av varmare temperaturer på omfattningen och varaktigheten av snötäcket. Eftersom den enda variabeln är temperatur, kunde de fånga data som inte är möjliga att isolera i den verkliga världen.
Även om norra Arizona inte är i den boreala skogen, förebådar dessa fynd vad vi sannolikt kommer att uppleva i kommande vintrar – mindre snö, mer regn och ett snöpack som inte sitter kvar lika länge.
"Vi är ganska nära kanten redan - du måste bara titta på hur mycket mer snö det vanligtvis finns på Flagstaff Nordic Center, bara lite högre i höjd än det är i stan," sa Richardson. "Det här kan låta som goda nyheter för lokala invånare som är trötta på snö i slutet av januari, men det leder förmodligen till mer stressade skogar.
"Som någon som älskar vintern är detta en dubbel dos dåliga nyheter - mindre snö och mer brandfara."
Mer information: Andrew D. Richardson et al, Experimental Whole-Ecosystem Warming Enables Novel Estimation of Snow Cover and Depth Sensitivities to Temperature, and Quantification of the Snow-Albedo Feedback Effect, Journal of Geophysical Research:Biogeosciences (2024). DOI:10.1029/2023JG007833
Tillhandahålls av Northern Arizona University
